Szférikus szeizmikus szigetelő csapágyak autópálya-híd alkalmazásokhoz

I, Definíció, hatókör és szabványok

1.1, Meghatározás
A gömb alakú medveg egy szerkezeti eszköz (nagy terhelésű multi{0}}forgócsapágy, azaz HLMB), amelyet a híd felépítménye és az alépítmény közötti terhelések átvitelére terveztek, miközben alkalmazkodnak a több-irányú elforduláshoz, és bizonyos kivitelekben korlátozott transzlációs mozgásokhoz is. A csapágy egy homorú gömbfelületből áll, amely konvex gömbfelülettel párosul, lehetővé téve a sima szögelfordulást bármely vízszintes tengely körül.
A hídépítésben a gömbcsapágyakat a következőkre használják:
- A függőleges terhelések, vízszintes erők és hosszanti vagy keresztirányú elmozdulások átvitele a tervezési követelményeknek megfelelően.
- Engedélyezze a forgalmi terhelések, a hőtágulás és -összehúzódás, a szeizmikus hatások, a kúszás és a hídszerkezet zsugorodása által okozott elfordulásokat.
- Nagy teherbírást- biztosítson minimális súrlódás mellett az alacsony-súrlódású csúszó anyagok (pl. PTFE) és a korrózióálló-rozsdamentes acél illeszkedő felületek használatával.
Ezeket a csapágyakat jellemzően a vonatkozó nemzeti és nemzetközi szabványoknak megfelelően gyártják, mint például a GB/T 17955 (Kína), az AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (USA) és az EN 1337-7 (Európa), biztosítva a teljesítmény megbízhatóságát, biztonságát és tartósságát a hosszú-fesztávú és nagy terhelésű hídalkalmazásokban.

1.2, Hatály
Ez a cikk meghatározza a specifikációkat, tervezési paramétereket, gyártási követelményeket, tesztelést, telepítést és karbantartástSzférikus szeizmikus szigetelő csapágyak (SSIB)hídalkalmazásokhoz készült, mind a kínai, mind a nemzetközi előírásoknak megfelelve.
1.3, Alkalmazandó szabványok:
Régió|Szabvány kód|Cím|Hatály
Kína|GB/T 17955-2009 |Gömb alakú csapágyaka Bridges számára|Hídgömbcsapágyak tervezési, gyártási és vizsgálati követelményei.
Kína|GB/T 32836-2016 |Gömb alakú csapágyak acélszerkezetekhez| További követelmények az acélszerkezeti alkalmazásokhoz.
Kína|JTG/T 2231-01-2020|Az autópálya-híd csapágyainak specifikációi|Autópálya hídcsapágyak teljesítmény- és minőségi követelményei.
Európa|EN 1337-7 |Szerkezeti csapágyak– 7. rész: Gömb alakú csapágyak|Anyag-, geometriai-, súrlódási és vizsgálati követelmények.
Európa|EN 15129:2018 |Anti-Szeizmikus eszközök| Szeizmikus szigetelés tervezése szerkezeti alkalmazásokhoz.
USA|AASHTO LRFD híd tervezési specifikációi (2023) 14. szakasz|Csapágyak és tágítóeszközök|Tervezési módszertan számáragömb alakú csapágyak.
Egyesült Királyság|BS 5400 9. rész |Hídcsapágyak| Tervezési és beépítési követelmények.

II. Termékleírás

2.1, Funkció:
Szférikus szeizmikus szigetelő csapágyakforgási interfészt biztosít a híd felépítménye és alépítménye között, miközben lehetővé teszi a szabályozott csúszást a szeizmikus energia eloszlatására.

2.2, Főbb összetevők:

1. Felső homorú lemez – Nagy -szilárdságú szénacél (Q345 vagy ASTM A709 Grade 50) precíziós-megmunkálású homorú felülettel.
2. Gömb alakú csúszóelem – Rozsdamentes acél (AISI 304/316) ragasztott PTFE vagy UHMWPE réteggel.
3. Alsó konvex lemez – Megfelel a görbületnek, átadja a függőleges terhelést.
4. Visszatartó rendszer – Opcionális vezetőrudak vagy rögzítők az egyirányú mozgásszabályozáshoz.
5. Szeizmikus energia disszipációs elem – Opcionális nagy csillapítású rétegek.

2.3,Típusok és osztályozások
A különböző funkcionális követelmények szerint a gömbcsapágyak a következő típusokra oszthatók:

1,Fix gömbcsapágyak
A rögzített gömbcsapágyak nem teszik lehetővé a vízszintes elmozdulást, de szabadon foroghatnak. Alkalmasak olyan szerkezeti részekhez, amelyeknek korlátozniuk kell a vízszintes mozgást, miközben lehetővé teszik a forgást.
2,Egyirányú csúszó gömbcsapágyak
Az egyirányú csúszó gömbcsapágyak lehetővé teszik az egyirányú csúszást. Alkalmazhatók olyan szerkezetekre, amelyek speciális elmozdulási követelményekkel rendelkeznek, mint például bizonyos hidak hosszirányú elmozdulásának beállítása.
3, Többirányú csúszó gömbcsapágyak
A többirányú csúszó gömbcsapágyak bármilyen vízszintes irányban csúszhatnak. Alkalmasak földrengésnek-veszélyes területeken vagy hosszú-fesztávú hidakon, hogy megbirkózzanak a bonyolult terhelési feltételekkel.
4, Szeizmikus gömbcsapágyak
A szeizmikus gömbcsapágyakat általában csillapító eszközökkel látják el, amelyek további energiaelvezető képességet biztosítanak földrengések során, és javítják a szerkezetek szeizmikus teljesítményét.

2.4, Alkalmazási területeiGömb alakú csapágyak
Kiváló teljesítményüknek köszönhetően a gömbcsapágyakat széles körben használják a következő területeken:

1, hosszú{1}}fesztávú hidak
A hosszú-fesztávú hidakban, mint például a ferdekábeles-hidak, függőhidak és ívhidak, a gömbcsapágyak hatékonyan alkalmazkodnak a hőmérséklet-változások, a járműterhelések vagy a szélterhelések okozta elmozdulásokhoz és elfordulásokhoz.
2, Sokemeletes épületek-
A magas{0}}épületek szélterhelés vagy szeizmikus hatás hatására meginganak. A gömb alakú csapágyak csökkenthetik a szerkezeti feszültséget és javíthatják az épületek stabilitását és biztonságát.
3, Stadionok és nagy{1}}űrépítmények
A nagy -fesztávolságú térszerkezetekben, például tornatermekben és kongresszusi központokban, a gömbcsapágyak képesek alkalmazkodni az összetett terhelésekhez, és biztosítják a szerkezetek stabilitását és tartósságát.
4, Atomerőművek és kulcsfontosságú infrastruktúra
Az olyan kulcsfontosságú infrastruktúrákban, mint az atomerőművek és a nagy gátak, a gömbcsapágyak megbízható támasztékot és szeizmikus ellenállást nyújthatnak a szerkezeti biztonság érdekében.

2.5, A gömbcsapágyak előnyei és kihívásai
1, Előnyök:
• Nagy teherbírás-: több ezer tonnás terhelést is elbír.
• Többirányú eltolási képesség: Képes egyszerre alkalmazkodni a forgáshoz és a vízszintes elmozduláshoz.
• Erős tartósság: Kiváló{0}}teljesítményű anyagokból készült, ami hosszú élettartamot biztosít.
• Kiváló szeizmikus teljesítmény: Széles körben használják földrengésnek kitett{0}}területeken.

2, Kihívások:
• Magas követelmények a gyártási precizitással szemben: Nagy{0}}precíziós eljárások szükségesek a gömbfelületek megmunkálásához és a csúszó anyagok illesztéséhez.
• Viszonylag magas karbantartási költségek: Lehetséges, hogy a csúszó anyagokat vagy tömítőeszközöket ki kell cserélni hosszan tartó-használat után.
• Komplex tervezés: Egyedi tervezésre van szükség az egyedi mérnöki igényeknek megfelelően.

III. Kutatás és fejlesztés

3.1 Műszaki adatok
Tervezési paraméterek (tipikus gyártási tartomány):
Függőleges teherbírás: 1000 – 50000 kN
Vízszintes eltolási kapacitás: ±50-±250 mm
Forgatási kapacitás: nagyobb vagy egyenlő, mint 0,03 rad (~1,7 fok)
Súrlódási együttható (μ): 0,03 – 0,06 (statikus), 0,02 – 0,05 (dinamikus)
Csillapítási arány (HDR típus): 8-25%
Szolgáltatási hőmérséklet-tartomány: -40 foktól +60 fokig (legfeljebb +70 fokig speciális)
Élettartam: 50 év vagy annál nagyobb
Szeizmikus teljesítmény: nagyobb vagy egyenlő, mint 0,3 g tervezési gyorsulás

3.2, szabadalom

IV. Anyagok

V. Gyártás és minőségellenőrzés

Felületi érdesség (csúszó felület): Ra kisebb vagy egyenlő, mint 0,2 μm
Lapossági tűrés: legfeljebb 0,5 mm/1000 mm
Keménység (csúszólemez): nagyobb vagy egyenlő, mint HB 220
PTFE kötési szilárdság: nagyobb vagy egyenlő, mint 3 MPa nyírás
Minden csapágy 100%-ban gyárilag-tesztelt méretpontosság, terhelési-deformációs görbe, tervezési terhelés alatti súrlódási együttható és vizuális hibák tekintetében.

VI. Teljesítményellenőrzés, tesztelés és minőségbiztosítás

6.1 Általános követelmények
Minden gömb alakú szeizmikus szigetelő csapágyat típusvizsgálatnak, rutinvizsgálatnak és átvételi tesztnek kell alávetni a kínai és nemzetközi szabványoknak megfelelően.
6.2 A tesztek osztályozása
Típustesztek – A terv megfelelőségének bizonyítása (új kialakításonként egyszer)
Rutin tesztek – A gyártás minőségének ellenőrzése (minden tételnél)
Átvételi tesztek – A termék végső jóváhagyása a szállítás előtt (100%-os csapágyak)
6.3 Különleges vizsgálatok és követelmények
Függőleges terhelési vizsgálat – Maradvány alakváltozás 0,3 mm vagy annál kisebb, nincs látható sérülés.
Vízszintes elmozdulási teszt – Súrlódási együttható μ 0,06 vagy annál kisebb, nincs felületi sérülés 50 ciklus után.
Forgási kapacitás teszt – Sima mozgás 0,03–0,05 rad forgásnál nagyobb vagy egyenlő.
Kopási és kifáradási teszt – 1%-nál kisebb vagy egyenlő PTFE vastagságveszteség ciklusok után.
Szeizmikus szimulációs teszt – Csillapítási arány a tervezéshez képest ±2%-on belül, elmozdulás a hézagon belül.
Hőmérsékletvizsgálatok – Súrlódási változás A szobahőmérséklethez képest ±15%-nál kisebb vagy azzal egyenlő.
Korrózióállósági teszt – 500 óra sópermet után nincs hibás bevonat.
6.4 Gyári minőségellenőrzési eljárások
Bejövő anyagvizsgálat – Ultrahangos acélellenőrzés, PTFE sűrűség és szilárdság.
Folyamatban-QC – Lemezmegmunkálási tűrés ±0,2 mm, hegesztési varrat ellenőrzése.
Végső ellenőrzés – Méretellenőrzés, jelölésellenőrzés.
6.5 Dokumentáció és nyomon követhetőség
Karbantartja az anyagvizsgálati tanúsítványokat, a gyári gyártásellenőrzési nyilvántartásokat és a megfelelőségi tanúsítványokat.
6.6 Elfogadási feltételek összefoglalása
Függőleges alakváltozás legfeljebb 0,3 mm, súrlódás legfeljebb 0,06, PTFE kopás legfeljebb 1%, elfordulás 0,03 rad vagy nagyobb.
6.7, Típusvizsgálat és jelentések.

6.7.1, Vizsgálóberendezések

6.7.2, Vizsgálati jelentések

VII. Telepítési útmutató

Előkészítés – Ellenőrizze a csapágyülés tűrését és a csavarok helyzetét.
A beszerelés lépései – Emelje fel a felépítményt, helyezze el a csapágyat, rögzítse, ellenőrizze, engedje el az emelőket.
Távolság – 50 mm-es vagy annál nagyobb szeizmikus rés fenntartása.

VIII. Karbantartási ütemterv

6 hónap: Szemrevételezéses ellenőrzés
2 év: Működési ellenőrzés
5 év: Részletes ellenőrzés
25 év: nagyjavítás

IX. Csomagolás és tárolás

Csomagolja nedvességálló-csomagolásba, tárolja szellőző helyen, legfeljebb 3 rétegben egymásra rakva.

X. Tipikus méretek táblázata

O1CN015bVJRF1mFFGMSUdxa2219352594924-0-cib

10.1, Specifikációk a QZ gömbcsapágyakhoz autópálya hidakhoz.
10.2, Műszaki adatok az LQZ gömbcsapágyakhoz autópálya hidakhoz

XI. Alkalmazási ügyek

XII, A gömbcsapágyak jövőbeli fejlődési irányai

A mérnöki technológia fejlődésévelgömb alakú csapágyakfolyamatosan újítanak, és a jövőben a következő trendek jelenhetnek meg:

1, Intelligens csapágyak:
Az érzékelőtechnológiával integrálva valós időben figyelhetik a csapágyak feszültségét, elmozdulását és kopását, hogy intelligens korai figyelmeztetést és karbantartást valósítsanak meg.
2, Új anyagok alkalmazása
Az olyan anyagok, mint a grafén{0}}erősítésű kompozitok és az önkenő{1}}anyagok, javíthatják a gömbcsapágyak tartósságát és csúszási teljesítményét.
3, Zöld és környezetvédelmi tervezés
Az újrahasznosítható anyagok vagy az alacsony súrlódású{0}}környezetvédő bevonatok használata csökkentheti a környezetre gyakorolt hatást.
4, 3D nyomtatási technológia
A 3D nyomtatási technológia alkalmazása összetett formájú csapágyak gyártásához javíthatja a gyártás hatékonyságát és a testreszabási lehetőségeket.